聚氨酯常用助劑在涂料、膠黏劑和彈性體生產中的關鍵作用
聚氨酯常用助劑在涂料、膠黏劑和彈性體生產中的關鍵作用
聚氨酯（Polyurethane，簡稱PU）作為一種性能優異的高分子材料，廣泛應用于涂料、膠黏劑、彈性體等多個領域。它之所以如此受歡迎，除了其基本結構帶來的優良性能外，還得益于各種助劑的“添磚加瓦”。可以說，聚氨酯就像一個“百變魔術師”，而助劑就是它的魔法道具。
今天我們就來聊聊這些在幕后默默發力的“小人物”——聚氨酯常用的助劑們，看看它們是如何在涂料、膠黏劑和彈性體中大顯身手的。
一、什么是聚氨酯助劑？
聚氨酯助劑是指在聚氨酯加工過程中添加的一類輔助材料，它們本身并不構成終產品的主體結構，但對改善加工性能、提升產品性能、延長使用壽命等方面起著至關重要的作用。
常見的聚氨酯助劑包括但不限于：催化劑、表面活性劑、阻燃劑、增塑劑、穩定劑、流平劑、消泡劑、填料等。它們就像是烹飪時的調味料，雖然用量不多，卻能決定一道菜的好壞。
二、助劑在不同應用領域的“角色扮演”
1. 涂料行業中的助劑
涂料是聚氨酯早也是成熟的應用之一。在建筑、汽車、家具等領域，聚氨酯涂料因其耐磨、耐腐蝕、附著力強等特點備受青睞。
但在實際生產中，如果沒有合適的助劑配合，涂料可能根本涂不均勻，甚至干不了。這時候，助劑就派上用場了。
| 助劑種類 | 主要作用 | 常見型號或品牌 |
|---|---|---|
| 流平劑 | 改善涂層表面平整度，減少橘皮、縮孔等缺陷 | BYK-348、TEGO Wet系列 |
| 消泡劑 | 抑制或消除泡沫，提高施工效率 | Air Products Defoamer 1052 |
| 催化劑 | 加快反應速度，調節固化時間 | Dabco T-9、Polycat 46 |
| 紫外線吸收劑 | 提高涂層的耐候性，防止老化褪色 | Tinuvin 328、Chimassorb 81 |
| 阻燃劑 | 提高涂料的防火性能 | FR-2、Aluminum Hydroxide |
舉個例子，比如在汽車修補漆中，如果不加流平劑，漆面就會像被貓抓過一樣坑坑洼洼；而如果少了催化劑，那涂層可能三天都干不了，嚴重影響施工進度。
2. 膠黏劑行業中的助劑
聚氨酯膠黏劑以其高強度、柔韌性好、耐溫耐濕等優點，在包裝、電子、建筑等行業廣泛應用。但別看它粘得牢，其實也離不開助劑的幫助。
| 助劑種類 | 主要作用 | 常見型號或品牌 |
|---|---|---|
| 增塑劑 | 提高膠層的柔韌性和延展性 | DINP、DOTP |
| 填料 | 調節粘度、降低成本、增強機械強度 | CaCO?、SiO? |
| 固化促進劑 | 加快固化反應，縮短操作時間 | U-24、Amine Catalysts |
| 抗氧化劑 | 防止膠黏劑在儲存過程中氧化降解 | Irganox 1010 |
| 表面潤濕劑 | 改善基材潤濕性，提高粘接強度 | Capstone FS-63、Surfynol 104 |
在鞋底膠黏劑中，加入適量的填料不僅能降低原料成本，還能讓膠更“有勁兒”；而在電子封裝膠中，抗氧化劑則像是一位“保鮮大師”，確保膠黏劑在長時間使用后仍保持穩定性能。
3. 彈性體行業中的助劑
聚氨酯彈性體（如滾輪、緩沖墊、輥筒等）具有良好的彈性和耐磨性，常用于工業設備、交通運輸、體育器材等領域。但彈性體的成型過程復雜，性能要求高，因此助劑的作用尤為關鍵。
| 助劑種類 | 主要作用 | 常見型號或品牌 |
|---|---|---|
| 擴鏈劑 | 提高分子量，增強物理機械性能 | MOCA、BDO |
| 抗氧劑 | 防止熱氧老化，延長使用壽命 | Antioxidant 264 |
| 阻燃劑 | 提高阻燃等級，滿足安全標準 | Deca-BDE、Al(OH)? |
| 增強填料 | 提高硬度、拉伸強度和耐磨性 | 碳黑、玻璃纖維 |
| 熱穩定劑 | 抑制高溫下分解，提高加工穩定性 | Calcium Stearate |
例如，在制造輸送帶時，加入碳黑不僅增強了耐磨性，還提升了導靜電性能；而在制作運動鞋中底時，擴鏈劑的加入可以讓彈性體既柔軟又有支撐力，真正實現“軟硬兼施”。
三、助劑選擇的原則與注意事項
既然助劑這么重要，那我們在選用時是不是越多越好呢？當然不是！選助劑就像談戀愛，講究“合適”而不是“多”。
1. 相容性原則
助劑必須與聚氨酯體系相容，否則容易析出、遷移，影響性能。比如某些增塑劑如果與主樹脂不兼容，會在制品表面形成油膜，俗稱“出汗”。
2. 功能匹配原則
每種助劑都有自己的“專長”，不能亂點鴛鴦譜。比如紫外線吸收劑就不能當阻燃劑使，不然等于白花錢。
2. 功能匹配原則
每種助劑都有自己的“專長”，不能亂點鴛鴦譜。比如紫外線吸收劑就不能當阻燃劑使，不然等于白花錢。
3. 安全環保原則
現在國家對環保的要求越來越高，VOC排放、毒性等問題不容忽視。尤其是兒童用品、食品接觸材料等領域，必須選用無毒低VOC助劑。
4. 成本控制原則
助劑雖好，也不能貪多。有些高端助劑價格昂貴，需根據產品定位合理選擇，做到“花小錢辦大事”。
四、典型配方示例（僅供參考）
為了讓大家有個更直觀的認識，下面給出一個聚氨酯彈性體的典型配方：
| 組分名稱 | 含量（phr） | 作用說明 |
|---|---|---|
| 聚醚多元醇 | 100 | 基體樹脂，提供柔韌性和彈性 |
| MDI | 50～60 | 多異氰酸酯，交聯劑 |
| 擴鏈劑（MOCA） | 10～15 | 提高交聯密度，增強機械性能 |
| 碳黑 | 20～30 | 增強耐磨性，增加導電性 |
| 抗氧劑 | 1～2 | 防止氧化老化 |
| 熱穩定劑 | 0.5～1 | 抑制高溫分解 |
這個配方適用于制造重型輪胎滾輪、礦山設備緩沖塊等高耐磨場景的產品。
五、結語：助劑雖小，作用不小
從上面的介紹可以看出，聚氨酯助劑雖然只是整個配方中的一小部分，但它們在改善加工性能、提升產品質量、拓展應用范圍方面起到了不可替代的作用。沒有助劑，聚氨酯就像一位沒有樂器的音樂家，再好的天賦也無法施展。
未來的聚氨酯助劑發展將更加注重環保、高效和多功能化。隨著人們對綠色化工和可持續發展的重視，水性、可降解、低VOC等新型助劑將成為主流趨勢。
參考文獻（國內外著名文獻推薦）
以下是一些在聚氨酯及其助劑領域具有較高影響力的國內外經典文獻，供有興趣進一步研究的朋友參考：
國內文獻：
-
《聚氨酯材料與應用》，化學工業出版社，2018年
——系統介紹了聚氨酯的基本原理、合成方法及各類助劑的作用機制。 -
李培杰，《聚氨酯彈性體配方設計與性能調控》，中國塑料加工工業協會期刊，2020年第3期
——詳細分析了彈性體中助劑對力學性能的影響。 -
張曉明，《水性聚氨酯涂料助劑的選擇與應用》，涂料工業，2019年
——重點探討了環保型助劑在水性涂料中的應用效果。
國外文獻：
-
Gunter Oertel (Ed.), Polyurethane Handbook, Hanser Publishers, 2nd Edition, 1994
——被譽為聚氨酯領域的“圣經”，涵蓋助劑在內的全面技術資料。 -
D.K. Chattopadhyay and K.V.S.N. Raju, “Structural engineering of polyurethane coatings for high performance applications”, Progress in Polymer Science, Vol. 32, Issue 3, 2007
——深入分析了助劑對聚氨酯涂層結構與性能的影響。 -
Johannes Karl Fink, Polyurethanes: Chemistry, Processing and Applications, Scrivener Publishing, 2013
——從化學合成到應用層面，全面闡述了助劑的重要性。
總之，聚氨酯助劑雖小，但作用巨大。它們像是隱藏在幕后的“超級英雄”，在涂料、膠黏劑和彈性體的世界里默默守護著每一個細節的完美。未來，隨著科技的進步和環保理念的深入人心，這些“小人物”還將繼續書寫屬于他們的精彩篇章。
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聚氨酯防水涂料催化劑目錄
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NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環保型金屬復合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。
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NT CAT C-14 廣泛應用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機硅體系；
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NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比A-14活性低；
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NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲存時間長；
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NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；
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NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強的延遲效果，與水的穩定性較強；
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NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動性和耐水解性；
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NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；
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NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來替代A-14，添加量為A-14的50-60%；
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NT CAT MB20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質塊狀泡沫、高密度軟質泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機錫相對較低；
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NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結構泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；
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NT CAT T-125 有機錫類強凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對氨基甲酸酯反應具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩定性，適用于硬質聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應用中。